一种超声辅助DES提取红枣中黄酮类化合物的方法及装置

一种超声辅助des提取红枣中黄酮类化合物的方法及装置
技术领域
1.本发明涉及植物有效成分提取技术领域，具体涉及一种超声辅助des提取红枣中黄酮类化合物的方法及装置。


背景技术：

2.红枣又名华枣、大枣、中华大枣，是已知最古老的药用植物之一，是一种天然药食同源食品，主要包括碳水化合物、膳食纤维、矿物质、维生素和其他生物活性成分如皂苷、多糖、黄酮、多酚等。
3.黄酮类化合物被认为是一类主要的常见植物次生代谢产物，黄酮类化合物不仅具有抗氧化、抑菌、抗炎等生物活性，在抗肿瘤、保护心血管方面也在展现着较好的功效。
4.目前为了对新疆红枣
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和田骏枣进行合理的开发利用，对和田骏枣内的黄酮类化合物进行提取，黄酮提取方法主要有溶剂提取法、超声波辅助提取、微波辅助提取及酶解辅助提取，已有文献报道表明，黄酮类化合物对加工提取条件和环境敏感，很容易发生降解，导致生物活性及生物利用率的降低，其降解速率随加工处理条件而异，如温度，光照，时间等目前提取技术涉及提取周期长、加热严重和大量使用有机溶剂导致目标化合物降解，如在溶剂萃取中发生不需要的反应，并且提取了大量非黄酮类化合物，样品中存在的酶，主要是在提取过程中释放的氧化酶促进降解，强烈的机械破坏，可能会导致某些敏感类的黄酮降解，因此，有必要验证这些化合物在萃取条件下是否稳定且黄酮类化合物的产量如何，从而推算出适合黄酮类化合物提取的最佳条件，为此本发明提供了一种超声辅助des提取红枣中黄酮类化合物的方法及装置。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于：为解决上述背景中的问题，本发明提供了一种超声辅助des提取红枣中黄酮类化合物的方法及装置。
6.本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：
7.一种超声辅助des提取红枣中黄酮类化合物的方法，包括以下步骤：
8.s1、选用多种低共熔溶剂作为反应物，低共熔溶剂的组分包括氢键受体与氢键供体，其中多种低共熔溶剂中的氢键受体均为氯化胆碱，多种低共熔溶剂中的氢键供体分别为苹果酸、乳酸、柠檬酸、果糖、葡萄糖、尿素、乙二醇、山梨醇和木糖醇，且设置传统溶液为对照组；
9.s2、将红枣果肉研磨成红枣碎，并将红枣碎加入到低共熔溶剂与传统溶剂内，并对低共熔溶剂进行水浴，制成提取液，并对提取液进行低温离心处理；
10.s3、将低温离心处理后的提取液取出并对其内部的黄酮类化合物含量进行检测；
11.s4、将提取液作为溶剂，配出不同摩尔比、不同含水量、不同料液比的提取液，并对提取液进行超声辅助处理，将超声处理的温度控制在40-70摄氏度，将加热处理的时间控制在10-60分钟，随后进行响应面优化实验，确定超声辅助低共熔溶剂提取红枣黄酮的最佳提
取条件；
12.s5、测定单因素及响应面优化试验对红枣内黄酮类化合物进行提取分析与得率计算，测定黄酮保留率。
13.进一步地，将现有的传统溶剂提取出的黄酮类化合物的量作为理论生成量v
理
，s5中提取出的黄酮类化合物的量为实际生成量v
实
，得率的计算公式为v
实
/v
理
。
14.进一步地，s5中对黄酮类化合物的分离分析方法采取超高效液相色谱，通过对黄酮类化合物内的不同的成分进行分离与分析。
15.进一步地，s4中提取液的摩尔比为1-3∶1-3，含水量为10％-90％，料液比为1∶15-40g/ml，用于对黄酮类化合物最佳提取条件的区间进行确定。
16.进一步地，s3中将提取物进行静置，当提取物静置后，取用提取物的上清液进行检测。
17.本发明还包括一种超声辅助des提取红枣中黄酮类化合物的装置，包括安装壳，所述安装壳上开设有进料口与出料口，还包括：
18.安装在所述安装壳内的粉碎机构，所述粉碎机构位于所述进料口与所述出料口之间，所述粉碎机构用于将红枣进行破碎；
19.安装在所述出料口上的限量件，所述限量件具有第一状态与第二状态，当所述限量件处于第一状态时，所述限量件将所述出料口进行封堵，当所述限量件处于第二状态时，所述限量件解除对所述出料口的封堵，所述限量件用于将固定量的红枣碎从所述出料口出排出；
20.位于所述限量件与所述粉碎机构之间的连动件，当所述粉碎机构工作时，所述连动件使所述限量件处于第一状态或第二状态。
21.进一步地，所述粉碎机构包括：
22.多个转动安装在所述安装壳内的转辊，所述转辊上安装有多个粉碎齿，相邻的所述转辊上的粉碎齿之间相互啮合，所述粉碎齿之间具有用于红枣碎末通过的间隙；
23.安装在所述安装壳上的驱动电机，所述驱动电机的输出轴与所述转辊的转轴连接，所述驱动电机用于驱动所述转辊转动。
24.进一步地，所述限量件包括：
25.安装在出料口上的垫板，所述垫板上开设有多个用于红枣碎末通过的通孔，所述垫板的壁厚上开设有滑动槽，所述滑动槽的数量与所述通孔的数量一致，所述滑动槽与所述通孔连通，所述滑动槽的开设方向与所述通孔的开设方向相垂直；
26.滑动安装在所述滑动槽内的挡板，当所述挡板滑动时，所述挡板对所述通孔进行封堵或解除封堵；
27.用于连接多个所述挡板的连接板，所述连接板使多个所述挡板在所述滑动槽内同步滑动，所述连接板的一端与所述连动件接触；
28.安装在所述滑动槽内的复位弹簧，所述复位弹簧迫使所述挡板靠近所述通孔。
29.进一步地，所述连动件包括：
30.安装在所述驱动电机输出轴上的锥齿轮一；
31.与所述锥齿轮一啮合的锥齿轮二，所述锥齿轮二上安装有延长杆；
32.安装在所述延长杆上的凸轮，所述凸轮上具有凸出端，当所述凸出端与所述连接
板接触时，所述挡板解除对所述通孔的封盖，当所述凸出端与所述连接板解除接触时，所述挡板对所述通孔进行封盖。
33.进一步地，所述连接板靠近所述凸轮的一侧上安装有弧形块，所述弧形块与所述凸出端接触。
34.本发明的有益效果如下：
35.1、本发明通过将不同的氢键供体与氯化胆碱进行配置形成低共熔溶剂，通过低共熔溶剂对红枣内的黄酮类化合物进行提取，在通过与原有的溶剂提取的方法进行对比，判断出低共熔溶剂提取黄酮类化合物的方法与原有的溶剂提取黄酮类化合物的量的多少。
36.2、本发明通过将不同的低共熔溶剂组别之间通过按照不同的摩尔比、不同含水量、不同料液比的提取液件超声辅助处理，且对加热温度与加热时间进行控制，便于对提取黄酮类化合物的最佳条件进行判断。
37.3、本发明通过响应面优化试验对黄酮类化合物进行分析，考虑了试验随机误差，响应面法将复杂的未知的函数关系在小区域内用简单的一次或二次多项式模型来拟合，计算比较简便，与正交试验相比，其优势是在试验条件寻优过程中，可以连续的对试验的各个水平进行分析，而正交试验只能对一个个孤立的试验点进行分析，由于本方法使用的实验组数较多，通过响应面优化试验进行分析与计算较为便捷。
附图说明
38.图1是本发明步骤示意图；
39.图2是本发明实施例一黄酮类化合物检测结果数据图；
40.图3是本发明实施例一稳定性测试结果数据图；
41.图4是本发明实施例二黄酮类化合物检测结果数据图；
42.图5是本发明实施例二稳定性测试结果数据图；
43.图6是本发明实施例三黄酮类化合物检测结果数据图；
44.图7是本发明实施例三稳定性测试结果数据图；
45.图8是本发明装置的立体结构示意图；
46.图9是本发明装置的部分结构爆炸图；
47.图10是本发明限量件立体结构示意图；
48.图11是本发明图9中立体半剖图。
49.附图标记：1、安装壳；101、进料口；102、出料口；2、粉碎机构；201、转辊；202、粉碎齿；203、驱动电机；3、限量件；301、垫板；302、通孔；303、滑动槽；304、挡板；305、连接板；306、复位弹簧；4、连动件；401、锥齿轮一；402、锥齿轮二；403、延长杆；404、凸轮；5、弧形块。
具体实施方式
50.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
51.如图1所示，本发明提出一种超声辅助des提取红枣中黄酮类化合物的方法，包括以下步骤：
52.s1、选用多种低共熔溶剂作为反应物，低共熔溶剂的组分包括氢键受体与氢键供
体，其中多种低共熔溶剂中的氢键受体均为氯化胆碱，多种低共熔溶剂中的氢键供体分别为苹果酸、乳酸、柠檬酸、果糖、葡萄糖、尿素、乙二醇、山梨醇和木糖醇，且设置传统溶液为对照组，通过将苹果酸、乳酸、柠檬酸、果糖、葡萄糖、尿素、乙二醇、山梨醇和木糖醇作为氢键供体，将氯化胆碱作为氢键受体，进行低共熔溶剂的制作，因此进行对比的低共熔溶剂至少有9种，减少了实验的误差，再对传统溶剂进行制作，传统溶剂由正己烷、正丁醇、水和60％乙醇制成，将低共熔溶剂与传统溶液均作为用于提取和田骏枣内黄酮类化合物的反应溶剂；
53.s2、将红枣果肉研磨成红枣碎，并将红枣碎加入到低共熔溶剂与传统溶剂内，并对低共熔溶剂进行水浴，制成提取液，并对提取液进行低温离心处理，将和田骏枣的果肉通过研磨器进行研磨，使其更易与反应溶剂进行反应，提高了反应的效率，在通过传统溶剂与低共熔溶剂将和田骏枣内的黄酮类化合物进行提取，将所有的用低共熔溶剂提取的组别设置为实验组，将使用传统溶剂提取的组别设为对照组，通过差速离心将溶剂内不同的组分进行分离，便于后续对黄酮类化合物进行提取，便于进行操作；
54.s3、将低温离心处理后的提取液取出并对其内部的黄酮类化合物含量进行检测，将提取液处理完毕后，对提取液中的黄酮类化合物进行提取，将实验组与对照组进行对比，算出通过低共熔溶剂与传统溶剂进行提取的黄酮类化合物量的多少；
55.s4、将提取液作为溶剂，配出不同摩尔比、不同含水量、不同料液比的提取液，并对提取液进行超声辅助处理，将超声处理的温度控制在40-70摄氏度，将加热处理的时间控制在10-60分钟，随后进行响应面优化实验，确定超声辅助低共熔溶剂提取红枣黄酮的最佳提取条件，将s2中制成的提取物中测出的黄酮类化合物作为原始条件，再通过配出不同摩尔比、不同含水量、不同料液比的提取液，对提取液进行超声加热处理，通过将提取液的成分配比与外界环境进行改变，进行处理后，将每组处理后的提取液中的黄酮类化合物再次进行提取计算，与原始条件下的黄酮类化合物的含量进行对比，选取黄酮类化合物含量最多的一组，该组所对应的提取液的摩尔比、含水量和料液比为最佳提取液的配比方法，该组所对应的外界环境中的温度与加热之间也为最佳反应条件，综合为从和田骏枣中提取黄酮类化合物的最佳条件；
56.s5、测定单因素及响应面优化试验对红枣内黄酮类化合物进行提取分析与得率计算，研究测试稳定性时测定黄酮保留率，通过单因素的影响计算出传统溶剂与低共熔溶剂提取出的黄酮类化合物量的多少；
57.对黄酮类化合物稳定性的测试方法为：
58.对黄酮类化合物进行90摄氏度高温处理两小时，通过高温对提取出的黄酮类化合物进行处理，便于判断黄酮类化合物的稳定性，对黄酮类化合物进行高温处理时，温度至少为90摄氏度，处理时间至少为2小时，通过90摄氏度及以上的高温便于对黄酮类化合物进行更好的测试，减少了实验的误差，将处理时间设置为2小时，便于为处理提供足够的处理时间，减少了误差的产生；
59.将黄酮类化合物分为至少三个组进行光强度处理，三组光照条件分别为紫外光条件、室内自然光条件和避光条件，将不同组放在不同强度的光照强度进行处理，通过不同的光照强度对黄酮类化合物进行测试，便于判断黄酮类化合物在不同光照下的稳定性，对黄酮类化合物进行光强度处理时，光照条件分别为设置为紫外光条件、室内自然光条件和避
光条件，用于改变光照强度，通过三级不同强度的光照进行对比实验，在进行测试时，能够分三个档位对黄酮类化合物的稳定性进行检测，便于观察光照强度对黄酮类化合物的稳定性的影响，减少了实验的误差；
60.对处理后保留的黄酮类化合物的量与进行处理前的黄酮类化合物的量进行对比，计算出黄酮保留率，将处理后的黄酮类化合物量/处理前的黄酮类化合物量，计算出黄酮保留率，便于对不同的提取条件下，黄酮类化合物的稳定性进行测算；
61.与现有的相比，在使用时，通过上述的方式对和田骏枣中的黄酮类化合物进行提取，通过黄酮类化合物的得率与稳定性的对比，便于确定提取和田骏枣中的黄酮类化合物的最佳条件。
62.在一些实施例中，将现有的传统溶剂提取出的黄酮类化合物的量作为理论生成量v
理
，s5中提取出的黄酮类化合物的量为实际生成量v
实
，得率的计算公式为v
实
/v
理
，通过将低共熔溶剂中提取出的黄酮类化合物量与传统溶剂提取出的黄酮类化合物量相比，得出的数字大于1时，即通过低共熔溶剂进行提取的效果更好，小于1时则为传统溶剂的提取效果更好，通过比值便于对数值进行对比。
63.如图1所示，在一些实施例中，s5中对黄酮类化合物的分离分析方法采取超高效液相色谱，通过对黄酮类化合物内的不同的成分进行分离与分析，超高效液相色谱是以液体为流动相，采用高压输液系统，将具有不同极性的单一溶剂或不同比例的混合溶剂、缓冲液等流动相泵入装有固定相的色谱柱，在柱内各成分被分离后，进入检测器进行检测，能够提高对比的速度，缩短分析时间，便于操作人员进行操作。
64.如图1所示，在一些实施例中，s4中提取液的摩尔比为1-3∶1-3，含水量为10％-90％，料液比为1∶15-40g/ml，用于对黄酮类化合物最佳提取条件的区间进行确定，通过将提取液的摩尔比、含水量和料液比进行初步的限定，减少了实验的组别，在使用时，便于减少实验所花的时间。
65.如图1所示，在一些实施例中，s3中将提取物进行静置，当提取物静置后，取用提取物的上清液进行检测，通过提取上清液，便于减少和田骏枣沉淀物果肉中其他物质对实验结果的影响。
66.如图8所示，本发明还包括一种超声辅助des提取红枣中黄酮类化合物的装置，在一些实施例中，包括安装壳1，安装壳1上开设有进料口101与出料口102，进料口101位于出料口102竖直方向的上方，使用时，将去核后的和田骏枣从进料口101加入到安装壳1内，红枣通过重力下落，还包括：
67.安装在安装壳1内的粉碎机构2，粉碎机构2位于进料口101与出料口102之间，粉碎机构2用于将红枣进行破碎，红枣下落时，遇到粉碎机构2时，会被粉碎机构2进行破碎，使红枣被破碎为红枣碎，随着重力继续下落，运动至出料口102处，安装壳1在靠近出料口102处的内腔侧壁为斜面，便于红枣碎向出料口102运动；
68.安装在出料口102上的限量件3，限量件3具有第一状态与第二状态，当限量件3处于第一状态时，限量件3将出料口102进行封堵，当限量件3处于第二状态时，限量件3解除对出料口102的封堵，限量件3用于将固定量的红枣碎从出料口102处排出，安装壳1还包括支架，使装置与地面之间存在距离差，位于出料口102下方还包括有承载台，承载台用于承载不同的低共熔溶剂或传统溶剂，红枣碎通过出料口102进入到不同的低共熔溶剂内，通过限
量件3使进入到不同低共熔溶剂内的红枣碎数量相同，便于进行控制变量；
69.位于限量件3与粉碎机构2之间的连动件4，当粉碎机构2工作时，连动件4使限量件3处于第一状态或第二状态，当粉碎机构2工作时，通过连动件4带动限量件3对红枣碎的出量进行控制，在使用时，提高了装置的实用性。
70.如图9所示，在一些实施例中，粉碎机构2包括：
71.多个转动安装在安装壳1内的转辊201，转辊201上安装有多个粉碎齿202，相邻的转辊201上的粉碎齿202之间相互啮合，粉碎齿202之间具有用于红枣碎末通过的间隙，转辊201位于进料口101下方，当红枣通过重力下落时，会与转辊201和粉碎齿202接触，被相互啮合的粉碎齿202挤压破碎，使红枣被破碎为红枣碎，便于后续进行反应；
72.安装在安装壳1上的驱动电机203，驱动电机203的输出轴与转辊201的转轴连接，驱动电机203用于驱动转辊201转动，通过驱动电机203对转辊201进行驱动，节省了人力，较为便捷。
73.如图10和图11所示，在一些实施例中，限量件3包括：
74.安装在出料口102上的垫板301，垫板301上开设有多个用于红枣碎末通过的通孔302，垫板301的壁厚上开设有滑动槽303，滑动槽303的数量与通孔302的数量一致，滑动槽303与通孔302连通，滑动槽303的开设方向与通孔302的开设方向相垂直，通孔302沿竖直方向开设在垫板301上，通孔302的数量为五个，本实验中包含对照组共有十组，将通孔302的数量设为五个便于后续实验，滑动槽303水平方向开设在垫板301的壁厚上；
75.滑动安装在滑动槽303内的挡板304，当挡板304滑动时，挡板304对通孔302进行封堵或解除封堵，挡板304对通孔302进行封堵或解除封堵，当使用时，挡板304滑动至通孔302中时，将通孔302进行封盖，当挡板304运动至滑动槽303内且与通孔302分离时，解除对通孔302的封堵；
76.用于连接多个挡板304的连接板305，连接板305使多个挡板304在滑动槽303内同步滑动，连接板305的一端与连动件4接触，由于多个滑动槽303之间等长，多个通孔302之间的口径相同，且红枣的品种均为和田骏枣密度之前相差较少，当挡板304之间同步开关时，从多个通孔302内下落的红枣碎的数量也较为固定，减少了实验的误差，当连接板305与连动件4接触时，限量件3处于第二状态，当连接板305与连动件4解除接触时，限量件3处于第一状态；
77.安装在滑动槽303内的复位弹簧306，复位弹簧306迫使挡板304靠近通孔302，当挡板304远离通孔302时，复位弹簧306被压缩，当连动件4解除与连接板305的接触时，复位弹簧306带动挡板304进行复位，使限量件3处于第一状态。
78.如图9所示，在一些实施例中，连动件4包括：
79.安装在驱动电机203输出轴上的锥齿轮一401；
80.与锥齿轮一401啮合的锥齿轮二402，锥齿轮二402转动安装在安装壳1上，锥齿轮二402上安装有延长杆403，通过锥齿轮一401与锥齿轮二402将驱动电机203的驱动力进行传递，再通过延长杆403使驱动力更好的进行传递，便于将驱动力传递到连接板305上；
81.安装在延长杆403上的凸轮404，凸轮404上具有凸出端，当凸出端与连接板305接触时，挡板304解除对通孔302的封盖，当凸出端与连接板305解除接触时，挡板304对通孔302进行封盖，凸轮404包括两个相对开设的弧形端，其中一个与延长杆403同轴连接，另一
个为凸出端，当延长杆403转动时，凸出端绕延长杆403轴向做圆周运动，当延长杆403转动时，使凸出端转动，从而使凸出端与连接板305接触或解除接触，凸轮404的长度大于常态下凸轮404的非凸出端到连接板305之间的距离，当凸轮404与连接板305接触时会将连接板305推动并抵触，当解除接触后，复位弹簧306带动挡板304复位，从而间接驱动挡板304对通孔302进行封盖或解除封盖。
82.如图9所示，在一些实施例中，连接板305靠近凸轮404的一侧上安装有弧形块5，弧形块5与凸出端接触，弧形块5具有外弧面与内弧面，外弧面的直径大于内弧面的直径，使用时，通过弧形块5与凸轮404接触，便于凸轮404沿着弧面推动连接板305，也减少了凸轮404与连接板305之间的磨损。
83.通过上述方法对黄酮类化合物进行提取，研究不同的提取方法对黄酮组成、含量及稳定性的影响。
84.实施例一：
85.低共熔溶剂体系二者摩尔比2:1，含水量45％，料液比1:40g/ml，超声功率为200w，超声频率35khz，超声温度70℃，超声时间44min；
86.成分检测：对该方法提取的黄酮进行含量测定；成分检测结果为超声波辅助上述9种低共熔溶剂提取法的黄酮得率的范围为5.26-5.79mg/g；
87.根据实施例一得到如图2所示的黄酮类化合物检测结果数据图。
88.实施例二：
89.低共熔溶剂体系二者摩尔比1:1，含水量50％，料液比1:35g/ml，超声功率为200w，超声频率35khz，超声温度65℃，超声时间50min；
90.成分检测：对该方法提取的黄酮进行含量测定；成分检测结果为超声波辅助上述9种低共熔溶剂提取法的黄酮得率的范围为4.97-5.57mg/g；
91.根据实施例二得到如图4所示的黄酮类化合物检测结果数据图。
92.实施例三：
93.低共熔溶剂体系二者摩尔比1:2，含水量40％，料液比1:30g/ml，超声功率为200w，超声频率35khz，超声温度60℃，超声时间40min；
94.成分检测：对该方法提取的黄酮进行含量测定；成分检测结果为超声波辅助上述9种低共熔溶剂提取法的黄酮得率的范围为4.81-5.34mg/g；
95.根据实施例二得到如图6所示的黄酮类化合物检测结果数据图。
96.由上述数据可知，通过低共熔溶剂作为提取液的最低得率为4.81mg/g大于传统溶剂的得率，通过低共熔溶剂对黄酮类化合物进行提取，能更好的对黄酮类化合物进行提取，且通过三个实施例的对比，可得出低共熔溶剂体系二者摩尔比1:1，含水量50％，料液比1:35g/ml，超声功率为200w，超声频率35khz，超声温度65℃，超声时间50min为最佳反应条件，与现有的相比，在对和田骏枣内的黄酮类化合物进行提取时，通过低共熔溶剂作为提取液能更好的进行提取，且通过对比得出了黄酮类化合物最佳的提取条件，便于后续对和田骏枣的合理开发利用。
97.对提取出的黄酮类化合物的稳定性测试实验包括：温度稳定性研究、储藏稳定性研究、辐照稳定性(三种光源)研究、其中辐照光源包括紫外线、室内自然光和避光，其中稳定性研究的实验数据如图3、图5和图7所示。
98.通过将图3、图5和图7上的数据进行对比，可得出实施例1中所得出的黄酮类化合物的变化幅度最小，且黄酮类化合物在处于避光条件下的变化幅度最小，得出通过实施例1中提取方法对黄酮类化合物进行提取时，黄酮类化合物的稳定性较高。
99.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。